Kolbenkompressoren

Was sind Kolbenkompressoren?

Der Kolbenkompressor zählt zur Gruppe der Verdichter. Diese Verdichter haben die Aufgabe Gase zu komprimieren. Rein technisch gesprochen führen Verdichter einem eingeschlossenen Gas „mechanische Arbeit“ zu. Dadurch erhöhen sich Dichte und Druck des Gases.

Eine Bauart der Verdichter sind die sogenannten Kolbenkompressoren. Neben dem klassischen Hubkolbenkompressor gibt es noch die weniger verbreiteten Drehkolbenverdichter. Im Unterschied zu Hubkolbenkompressoren kommt es bei dieser Variante allerdings nicht zu einer inneren Verdichtung.

Die gängigen (Hub-)Kolbenkompressoren begegnen uns im Alltag in vielen unterschiedlichen Feldern und Situationen. Ein Überblick:

· Werkstätten (Druckluftwerkzeuge wie Nagler, Tacker, Schlagschrauber oder diverse Pistolen)

· Haushalt (Kompressorkühlschrank)

· Freizeit (Aufpumpen von Bällen, Reifen oder Luftmatratzen)

· Kunst (Airbrush)

Wie funktionieren Kolbenkompressoren?

Die Funktionsweise eines Kolbenkompressors können Sie sich im Grunde wie die eines normalen Automotors vorstellen. In einem Zylinder bewegt sich ein Kolben auf und ab. Dabei saugt der Kolben Luft von außen in den Zylinder und verdichtet sie. Die so entstehende Druckluft wird üblicherweise in einem Druckluftbehälter oder Kessel gespeichert. Besteht Bedarf, zapfen diverse Endverbraucher dieses Behältnis an und entnehmen die zuvor erzeugte Druckluft.

Der Ablauf im Detail:

Der Antrieb bzw. der Motor treibt die im Kurbelgehäuse sitzende Kurbelwelle an. Diese Kurbelwelle dreht sich und bewegt dabei den Kolben. Betrieben werden die Motoren meist mit Strom, aber auch benzinbetriebene Geräte sind weit verbreitet. Bei Kompreo haben wir ausschließlich mit Strom betriebene Modelle im Angebot.

Der Kolben bewegt sich im Zylinder auf und ab und saugt dabei Luft an.

Die Luft gelangt über einen Luftfilter und den Einlass in die Saugseite des Zylinderkopfes. Bewegt sich der Kolben nach unten, öffnet sich das Ventil auf der Saugseite des Kopfes, Luft kann in den Zylinder strömen.

Bewegt sich der Kolben wieder nach oben, drückt die Luft das Ventil auf der Druckseite des Zylinderkopfes nach oben, die Luft strömt durch den Auslass in den Druckluftbehälter.

Welche unterschiedlichen Kolbenkompressoren gibt es?

Zwar gibt es auf dem Gebiet der Kolbenkompressoren durchaus eine gewisse Varianz, diese ist aber deutlich geringer als zum Beispiel bei den Schraubenkompresorren Grundsätzlich wird unterschieden zwischen schallgedämmten und nicht schallgedämmten Geräten, sowie zwischen ölgeschmierten und nicht ölgeschmierten Modellen.

Schallgedämmte Kolbenkompressoren

Wer an Druckluftkompressoren denkt, hat vermutlich sofort deren typisches, lautes Betriebsgeräusch im Ohr. In Industriebetrieben oder Fertigungshallen, in denen ohnehin ein hoher Geräuschpegel herrscht, ist die Lautstärke der Kolbenkompressoren vernachlässigbar, sie fügen sich in das Gesamtbild ein. Dort, wo es aber etwas ruhiger zugeht, können die Verdichter durchaus störend sein.

Die Lösung: Schallgedämmte Kolbenkompressoren. Die zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:

·         Niedrige Drehzahl: Durch die vergleichsweise niedrige Drehzahl des Antriebsmotors entstehen im gesamten Gerät weniger Vibrationen. Und weniger Vibrationen sind gleichbedeutend mit weniger Lärmentwicklung.

        Spezielles Gehäuse: Die Dämpfung des Schalls wird hauptsächlich durch bauliche Maßnahmen erreicht. Konkreter: Sie verfügen über eine spezielle Schallschutzhaube, welche die Geräuschbelästigung in Kombination mit anderen Maßnahmen (z. B. leise Lüfter) deutlich verringern. Durch diese zusätzliche Haube kämpfen viele Modelle allerdings mit Temperaturproblemen.

·         Geringer Verschleiß: Neben einer gedämpften Geräuschkulisse bringt die niedrigere Drehzahl außerdem eine geringere Belastung aller mechanischen Teile mit sich. Der Verschleiß ist bei schallgedämmten Kolbenkompressoren niedriger.

·         Längere Lebensdauer: Die Kombination aus einer niedrigen Drehzahl und dem dadurch geminderten Materialverschleiß kann unter dem Strich nur ein Ergebnis haben: Eine längere Lebensdauer. Schallgedämmte Kolbenkompressoren bleiben Ihnen, bei richtiger Wartung und Pflege, für lange Zeit erhalten.

Nicht schallgedämmte Kolbenkompressoren

In den arbeitsrechtlichen Maßnahmen zu Schutz von Arbeitnehmern finden sich auch Bestimmungen rund um zumutbare Geräuschpegel am Arbeitsplatz. Der deutschen gesetzlichen Unfallversicherung zufolge, müssen bereits ab 80 db(A) Präventions- und Schutzmaßnahmen ergriffen werden. Ab 85 db(A) ist das Tragen eines Gehörschutzes verpflichten. Durchschnittliche – nicht gedämmte – Kolbenkompressoren erreichen genau diese 85 db(A). Üblicherweise werden diese Geräte aber in einem gesonderten Raum aufgestellt, wo sie Arbeitskräfte nicht belasten.

Ist es angesichts der Nachteile dann überhaupt noch sinnvoll, einen nicht gedämmten Kolbenkompressor zu kaufen? Die Antwort lautet: Ja. In manchen Situationen (Haushalt, Freizeit, Kunst) bleibt meist gar nichts anderes übrig. Zudem ist die akustische Belastung in den entsprechenden Situationen auch zeitlich begrenzt, gesundheitliche Schäden sind nicht zu befürchten.

Im industriellen Bereich sieht die Sache anders aus. Hier besteht den ganzen (Arbeits)Tag über Bedarf an Druckluft. Entsprechend laufen die Kolbenverdichter oft auf Hochtouren (allerdings nicht im Dauermodus. Siehe Infobox weiter unten). In diesem Fall ist der Einsatz von ungedämmten Kompressoren nur dann ratsam, wenn gewisse baulichen Maßnahmen gesetzt wurden (oder gesetzt werden können), um die Mitarbeiter vor der Lärmentwicklung zu schützen.

·         Einhausung: Eine Möglichkeit ist es, die Druckluftanlage baulich von ihrer Umgebung abzukapseln, also eine schalldämmende Hülle zu bauen. Die muss natürlich über einen Wartungszugang verfügen.

·         Kompressorraum: Noch einfacher ist es, wie oben schon beschrieben, alle Kompressoren in einem eigenen, abgetrennten Bereich aufzustellen. So ist die Distanz zwischen den Anlagen und den Mitarbeiten so groß wie möglich. Diese Option muss idealerweise bereits bei der Planung der Fertigungshalle/Werkstatt/etc. bedacht werden. Eine Nachrüstung bzw. ein Zubau stellt in der Regel aber auch keine große bauliche Herausforderung dar.

Ölgeschmierte Kolbenkompressoren

Ein Kolbenkompressor besteht aus zahlreichen beweglichen Teilen. Besonders die Kurbelwelle und der Kolben selbst sind einer hohen, konstanten Belastung ausgesetzt. Um den Verschleiß so gering wie möglich zu halten, kommt in einigen Modellen Öl als Schmiermittel zum Einsatz. Im Vergleich mit ölfreien Kompressoren liefern die geschmierten Modelle deutlich höheren Betriebsdruck. Durch die konstante Schmierung verlängert sich zudem die Lebensdauer der Geräte.

Allerdings gelangen mikroskopisch kleine Rückstände dieses Öls auch in die Druckluft. Mit sogenannten Ölabscheidern oder Ölfiltern wird dieses Öl aus der Druckluft gefiltert und wieder dem Schmiermittelkreislauf der Anlage zugeführt. So werden der Verbrauch und die Ausgaben möglichst niedrig gehalten. Bedenken Sie allerdings, dass trotz der hohen Recyclingquote des Öls irgendwann der Punkt gekommen ist, an dem potenziell umweltschädliche Stoffe fachgerecht entsorgt werden müssen.

Ölfreie Kolbenkompressoren

Neben den öl-geschmierten Kolbenkompressoren gibt es außerdem noch Anlagen, die völlig ölfrei funktionieren. Die kommen besonders dort zum Einsatz, wo Verunreinigungen der Druckluft unter allen Umständen vermieden werden müssen. Beispiele dafür sind:

·         Medizinische Labore

·         Messtechnik für Umweltschutz

·         Lebensmittelindustrie

·         Elektrotechnik

·         Pharmaindustrie

·         Chemieindustrie

Ein großer Vorteil der ölfreien Kompressoren ist die deutlich geringere Umweltbelastung, die von ihnen ausgeht. Dazu kommt ein minimaler Wartungsaufwand (kein Ölwechsel, keine Entsorgung).

Allerdings schaffen Kolbenkompressoren in der ölfreien Variante lediglich einen Betriebsdruck von 8 bar.

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